高拱坝泄水底孔三维有限元分析

结合工程实例建立了拱坝的整体有限元模型,基于ANSYS的子模型法对泄水底孔进行了三维有限元分析,研究了孔口的应力分布规律及悬臂对孔口应力的影响。研究表明,采用子模型法不仅大大降低了网格剖分的难度,而且减少了计算分析时间;悬臂结构对悬臂与坝体交接处孔口侧壁应力影响较大。     

白鹤滩拱坝~#3底孔顺河向拉应力成因分析

以白鹤滩拱坝#3底孔为例,先采用子模型法分析施工期工况下孔口的应力分布情况;再从荷载作用和结构形式角度对孔口顶、底板顺河向拉应力的产生原因进行了三维有限元分析;最后,采用复变函数理论求出孔口附近顺河向应力的解析解,分析其拉应力产生的原因。结果表明,泊松比效应是产生孔口顺河向拉应力的主要原因;上游悬臂结构是产生孔口顺河向拉应力的次要原因;弹性状态下配置钢筋对顺河向拉应力大小无明显影响。     

拱坝坝肩稳定地质力学模型试验及孔口概化影响分析

在拱坝坝肩稳定地质力学模型试验中,坝身的泄洪孔口经缩尺后尺寸偏小,模拟困难,通常需概化模拟,以方便模型的加工制作和加载,但孔口概化对试验结果的影响需深入研究。为此,以立洲拱坝工程为例,分别开展了孔口概化后的坝肩稳定地质力学模型试验、坝身开孔与不开孔的两个三维有限元模型模拟分析,并对比分析三种方案所获得的应力分布特征、位移分布规律、塑性区分布范围和稳定安全度,探讨了孔口概化对地质力学模型试验结果的影响。结果表明,有限元开孔方案与不开孔方案坝体应力相差不超过10%,坝体位移相差不超过12%,塑性区发展过程基本一致,开孔方案的起裂、塑性区贯通和失稳略早于不开孔方案;有限元不开孔方案极限超载安全系数较地质力学模型试验方案大0.65%,有限元不开孔方案极限超载安全系数较开孔方案小15.48%。原因系拱坝坝身开孔导致拱效应降低,梁效应增强,但对坝体的位移、应力、塑性区分布影响较小。因此在研究拱坝坝肩稳定性的地质力学模型试验中,其采取的坝身孔口概化模拟方法对试验结果影响不大。     

基于有限元子模型的曲轴强度及耐久性分析

针对用传统方法分析曲轴强度及耐久性时遇到的模型规模大、计算耗时长等缺点,引入了有限元子模型法并对其应用进行研究.以某单缸柴油机曲轴为例,首先使用子模型法计算曲轴各圆角在单位载荷下的应力,然后再结合栽荷历程曲线计算曲轴在最大扭矩工况和额定工况的安全系数.计算过程和结果表明了用有限元子模型法分析曲轴强度和耐久性的可行性和有...     

冲沙孔坝段三维有限元应力变形分析

针对马堵山重力坝冲沙孔坝段复杂的坝体结构,建立了坝体和坝基的三维有限元模型,计算了各工况下的应力和变形,分析了孔口和坝基面附近的拉应力区域并进行安全评价.根据有限元计算结果对该坝段进行抗滑稳定分析,结果表明该坝段设计合理、符合规范要求.     

闪光对焊制造无缝钢轨过程中的热应力分析研究

闪光对焊是制造无缝钢轨的常用方法,焊接过程中钢轨材料的热应力分布对于形成后材料的缺陷分布影响较大。采用有限元的方法对于焊接过程中钢轨的热应力分布进行模拟研究,研究了焊后热处理对焊接腹板区残余应力的影响,利用应变计和开孔法测量残余应力。验证有限元模型。结果表明,有限元模型能较好地预测残余应力分布,这些研究有助于对于闪光对焊制造无缝钢轨工艺提供理论技术借鉴。     

某超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓的热-机耦合应力分析

针对某电厂660 MW超临界汽轮机高压内缸紧固螺栓断裂原因分析需求,以汽缸-螺栓系统为研究对象,应用弹塑性有限元法,并引入子模型分析技术,分别构建了以螺栓光杆模型为基础的汽缸-螺栓整体有限元模型以及考虑螺纹细节的螺栓有限元子模型。以整体模型为基础,结合汽轮机冷启动过程热力参数,模拟了高压内缸及其关键紧固螺栓的温度与耦合应力随启动过程的变化,并确定出螺栓最大耦合应力时刻。进一步采用有限元子模型模拟了该时刻下紧固螺栓的局部热-机耦合应力场,并确定出螺纹牙根部的等效应力分布。通过与螺栓材料的屈服强度进行比较,表明该紧固螺栓与下缸体啮合第一扣螺纹等效耦合应力已超过材料的屈服极限,因此,在实际服役中,循环塑性应变与低周疲劳损伤可能成为紧固螺栓断裂的原因之一。     

在极端载荷作用下TLP型浮式风机基础的总体强度

文章建立了TLP型浮式风机基础的有限元模型,对极端载荷作用下浮式风机基础的总体强度进行了分析;根据相关规范对浮式风机基础强度进行校核显示,该风机基础总体强度满足要求。研究结果表明了TLP型浮式风机基础在立柱与水平悬臂连接处的应力较大,为TLP型风机浮式基础的安全评估提供了相关理论支撑。     

核电汽轮机低压焊接转子热处理残余应力的数值分析

利用ABAQUS建立了大型核电低压转子焊接轴对称有限元模型,基于ABAQUS子程序DFLUX编制了焊接热源模型,实现了焊接过程的数值模拟,并通过计算分析获得焊缝区域的残余应力分布规律,探讨了热处理对焊接残余应力分布规律的影响.结果表明:焊接残余应力分布局限于焊缝及其影响区,总体上关于焊缝对称分布,对转子其他部位应力分布未产生影响;热处理后,转子外表面上焊缝无双向拉伸的应力状态,残余高应力分布于焊缝中部位置;热处理工艺对降低焊缝残余应力峰值及应力梯度效果显著.     

大孔口拱坝工作性态研究

拱坝坝身开设大孔口对拱坝工作性态影响较大,对此,根据某坝身开设大尺寸泄洪孔的拱坝初设体型,建立了可反映坝址地形地质条件的有限元模型,研究了该拱坝初设体型、无联系梁及拱坝加高3种方案下的应力分布规律,并对坝基面进行等效应力处理。结果表明,联系梁完全失去作用时坝体仍能安全运行,拱圈加高后对减小坝体应力无显著效果,初设体型在等效处理后的应力大小满足规范要求,证明了该拱坝的初设体型的设计合理性,为工程的后期建设和安全运行提供了指导。     

6114柴油机缸盖有限元结构分析

利用现代CAD技术，建立了6114柴油机缸盖的实体模型和有限元模型．并对有限元模型进行了离散误差的收敛性分析。在此基础上，进行了缸盖的温度场、预紧工况机械应力、爆发热耦合应力的计算分析。确定了各影响因素在缸盖上造成应力集中的主要位置，为结构改进提供参考。     

弹簧碰撞塑性应变及有限元分析材料模型选用研究

采用有限元软件仿真分析了弹簧碰撞塑性应变特性及材料模型对塑性应变和当量应力的影响。建立弹簧模型，假定弹簧材料不变，使用不同速度的撞击物撞击弹簧，撞击物模型分别选用刚体模型和动塑性模型，分析塑性应变的产生原因。仿真结果表明了刚性模型和动塑性模型对塑性应变及最大当量应力的影响，对碰撞仿真过程中材料模型的选取具有指导意义。     

柴油机曲轴静动特性的三维有限元分析

采用有限单元法，对4190柴油机曲轴进行了符合实际情况的三维建模，研究了整体曲轴的变形和应力状态，校核了曲轴在交变载荷下的疲劳强度，探讨了目前曲轴应力有限元计算中广泛采用的单拐力学模型的可靠性，并对曲轴进行了模态分析，为柴油机改进设计提供了有价值的理论依据。     

某水电站复杂非杆系结构程序化配筋设计

针对复杂非杆系结构配筋设计难度较大的问题,以某混凝土拱坝孔口为例,运用ABAQUS软件分析了最不利工况条件下的孔口应力。依据拉应力图形法原理,采用C#程序语言编制了配筋程序,实现了截面的剖切、应力的平面投影、拉应力面积的计算以及配筋截面面积计算等功能。研究结果可为非杆系结构工程配筋设计与施工提供参考。     

三维有限元分析在S195机体轻量化设计中的应用

采用ANSYS有限元分析法，对S195柴油机机体进行了符合实际情况的Pro／E三维建模，研究了机体的变形和应力状态，探讨了目前S195柴油机机体应力有限元计算中力学模型的合理性，并对机体进行了模态分析，为柴油机轻量化、改进设计提供了有价值的理论依据。     

未焊透焊接缺陷尺寸对压力明钢管影响的有限元分析

水电站压力钢管在焊接过程中,易形成未焊透缺陷,给压力钢管运行带来不可忽视的危险。为此,基于有限元理论,运用ANSYS软件及其子模型技术,采用控制变量法对某水电站含未焊透焊接缺陷的厂房明管段钢管进行有限元静荷载计算,从应力及应力集中的角度分析了未焊透缺陷的尺寸对明管段钢管强度的影响。结果表明,在模拟尺寸范围内,缺陷处的应力集中系数介于1.32~5.26之间;缺陷处应力及应力集中系数的变化与缺陷的尺寸变化呈现一定的规律;未焊透缺陷长度、宽度、高度三个影响因素中,缺陷高度对结构强度影响最大,在实际工程中应引起高度重视。     

挤压边墙对面板堆石坝结构性态的影响分析

为深入了解挤压边墙施工对面板及堆石体应力和变形的影响,以柬埔寨某混凝土面板堆石坝为例,采用三维非线性有限元法建立了坝体三维有限元模型,对比分析了采用传统施工法与挤压边墙施工法时大坝应力和变形的变化规律,研究了挤压边墙对堆石体和面板应力和变形的影响。结果表明,正常蓄水位工况下采用挤压边墙施工对堆石体的应力和变形影响不明显;混凝土面板的顺坡向压应力减少约400kPa,拉应力区明显减小,拉应力值减少约800kPa,面板挠度减少约20mm,可见面板的受力状态和挠度有较大改善。     

基于弹塑性理论的汽轮机转子应力在线监测模型

采用差分方法,基于弹、塑性力学理论对转子应力在线计算模型进行了研究.该模型能考虑温度变化对材料物性参数的影响,并将应力分析扩展到材料的塑性范围.同时考虑了应力集中区域进入塑性状态时的集中系数修正方法,从而大大提高了在线应力计算模型分析的精确度.与有限元算例的比较验证了该模型的准确度.     

基于workbench的双悬臂平面钢闸门稳定性研究

某水库三孔泄洪洞除险加固施工需临时封堵,拟采用双悬臂平面钢闸门整体封堵方案。利用有限元软件ANSYS workbench进行数值模拟,通过有限元法分析双悬臂平面钢闸门结构变形和应力分布情况。研究结果表明,该双悬臂平面钢闸门最大变形分布在闸门面板两侧边缘处,最大值为7.9 mm;最大等效应力分布在闸门主梁腹板中间段外边缘区,最大值为33.2 MPa,满足变形强度要求;安全系数均大于4.9,满足稳定性要求。数值模拟结果与实际工程相吻合,为该类闸门应用提供了依据。     

公伯峡面板堆石坝应力变形及材料敏感性分析

基于邓肯E～B模型,对公伯峡面板堆石坝施工期和蓄水期的应力变形进行了非线性有限元仿真计算,研究了其应力变形的变化及分布规律;对主堆石体主要材料参数进行了敏感性分析,探讨了其对高面板堆石坝应力变形的影响特点。